臭氧水对番茄根结线虫病的防治效果

胡安东，梁 晨，于维霞，孙先涛，王学亮，赵洪海

（1.青岛农业大学植物医学学院/山东省植物病虫害综合防控重点实验室/山东省应用真菌重点实验室，山东青岛 266109；2.潍坊市农业机械管理局，山东 潍坊 261061）

植物病原线虫是农业生产上的重要有害生物，每年对作物可造成约12%的产量损失[1]，货币损失约为1 570亿美元[2]。根结线虫（Meloidogynespp.）为害多种作物，是世界上分布最广、危害最重的植物病原线虫[3-4]。根结线虫能够侵染几乎所有蔬菜作物，对保护地蔬菜的危害尤其严重[1，5-8]，已经成为我国保护地蔬菜生产的最重要限制因子之一。

蔬菜根结线虫的防治技术主要包括抗病品种和砧木利用、无土栽培、轮作、蒸汽（热水）消毒、太阳能消毒、生物熏蒸、化学土壤熏蒸、非熏蒸性杀线虫剂使用等[9]。非化学防治技术存在一定的限制性，如一些作物上尚无可利用的抗病品种，无土栽培和热力消毒成本太高，太阳能消毒和生物熏蒸操作复杂、用工量多、规范和推广难度大等；化学防治方面存在老品种逐渐被淘汰、新品种少，高毒农药多、低毒农药少，环境污染、食品安全和抗药性问题突出等问题[10-11]。新型、高效、环境友好型的线虫防治技术和产品的研发与推广已经成为蔬菜“双减”和绿色生产的迫切需求。近年来，防控根结线虫的臭氧设备研发和推广在山东农机领域及高产值蔬菜产区成为一个热点[12]，即利用臭氧设备产生臭氧，将臭氧与水混合形成臭氧水，用之浇灌以杀灭土壤中的线虫。本研究旨在利用室内盆栽和温室小区试验，探究土壤臭氧水消毒技术对蔬菜根结线虫的防治效果，以期为根结线虫的绿色防控提供新途径。

1 材料和方法

1.1 室内盆栽试验

1.1.1 试验材料

供试番茄品种为感病品种“格雷”，由瑞克斯旺（中国）种子有限公司提供。用于接种的根结线虫群体为南方根结线虫（Meloidogyne incognita），采自青岛即墨国家农业高新技术开发区温室大棚，在实验室内制备成卵悬浮液作为接种体[13]。

臭氧发生器为WY-F100型，由潍坊万有环保设备有限责任公司生产并提供；臭氧发生器通过风冷放电方式产生臭氧，利用管道气水混合器将臭氧混入水中，形成较高浓度的臭氧水。臭氧测试仪型号为CY-1A型，由上海海争电子科技有限公司生产。对照药剂为10%噻唑膦颗粒剂（系目前我国防治根结线虫的主流化学杀线虫剂），商品名称为福气多，由日本石原产业株式会社生产。番茄栽植容器为高17 cm、直径16 cm的塑胶盆，购置于青岛诺维亚聚合物有限公司。

1.1.2 试验设计与处理

盆栽试验在2016年6—8月进行。将壤土与细沙按1∶1比例充分混匀、热力消毒后装盆。用卵悬浮液对盆土进行线虫接种，接种量为5 000卵/盆[13]，之后立即进行清水和臭氧水处理。共设5个处理：（1）空白对照，5次均浇灌清水；（2）臭氧水处理1次，前4次浇灌清水，最后1次浇灌臭氧水；（3）臭氧水处理3次，前2次浇灌清水，后3次浇灌臭氧水；（4）臭氧水处理5次，5次均浇灌臭氧水；（5）噻唑膦处理，土壤处理1次。用于处理的臭氧水中O3浓度为0.5 mg/kg，每次浇灌量为500 mL/盆，浇灌处理间隔3 d，与此同时空白对照以及不进行臭氧水处理的每次浇灌等量清水。设计为噻唑膦处理的，在第5次浇水前，按0.07 g/盆用药量将10%福气多颗粒剂与适量细干土混匀后撒施于盆土，耙入土后再浇灌清水。每个处理重复10次（盆）。全部处理结束后，次日定植预先培育的株高约为6 cm、长势一致的番茄幼苗，置温室内在25～30 ℃下培育，正常水肥管理。

1.1.3 调查和统计方法

定植后35 d，剪取番茄植株地上部，测定植株高度和地上部鲜质量。扣盆取出全部根系，用清水冲洗干净后，检查每株根系形成根结情况，按“0～5级”根结指数系统统计每个植株的根结指数级别值[14]。分级标准如下：

0级，根系上无根结；

1级，根系上只有极少的小根结；

2级，有根结的根系占比不到25%，且没有相连成串的大型根结；

3级，25%～50%的根系上有根结，部分根结相连成串变为大型根结；

4级，50%～75%的根系上有根结，半数以上根结相连成串，部分主、侧根变粗呈畸形；

5级，75%以上的根系上有根结，且相互连接，多数主、侧根呈畸形或腐烂。

计算各处理及对照的根结指数以及各处理的相对防效，公式：根结指数＝[∑（具某根结指数级别值的植株数量×相应级别值）/（植株总数×5）]×100；相对防效＝[（对照根结指数-处理根结指数）/对照根结指数]×100%。

试验所得数据均采用Microsoft Office Excel 2007软件和DPS软件进行统计分析，采用Duncan新复极差法对各处理进行显著性分析。

1.2 温室分区处理试验

1.2.1 试验场地和材料设备

温室分区处理试验于2017年6—9月在潍坊市潍城区于河街道办事处前王村多年连作番茄的冬暖温室中进行。棚内种植面积为1 000 m2；地块根结线虫种类为南方根结线虫，在上茬番茄上发生严重且分布比较均匀；番茄品种为“齐大力”。

臭氧发生器型号为WY-F160，由潍坊盛唐农业装备科技有限公司研制；臭氧测试仪型号为CY-1A，由上海海争电子科技有限公司生产。对照药剂为土壤熏蒸剂“灭线至尊”，有效成分为异硫氰酸甲酯，由英国恩多贝植物营养有限公司生产。

1.2.2 试验设计与处理

将温室从东到西划分成3个处理区，每个处理区面积320 m2，处理区间设1.5 m宽过道。3个处理区从东到西分别依次进行臭氧水浇灌、清水浇灌（空白对照）、熏蒸剂土壤熏蒸处理。（1）臭氧水处理区，6月27日畦内土壤全部深翻整地后进行4次臭氧水浇灌处理，每次间隔7 d，出水口臭氧水浓度为1.0 mg/kg，浇水量控制在完全浸湿30 cm土层但无明显积水；（2）熏蒸剂处理区，6月27日土壤撒施“灭线至尊”后翻地覆膜，667 m2用量10 kg，30 d后揭膜；（3）空白对照区，浇灌4次清水，时间与用量同臭氧水浇灌处理。8月7日，各处理区同时定植番茄，之后正常管理。

1.2.3 调查和统计方法

番茄定植后35 d，采用“Zig-Zag”取样法，每个处理区挖取20株番茄根系，参照1.1.3的方法确定根结指数级别值，计算根结指数、相对防效，并进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 室内盆栽试验

2.1.1 不同处理对室内盆栽番茄长势的影响

番茄定植35 d后，臭氧水和噻唑膦处理促进番茄植株高度和地上部鲜质量不同程度的增加。噻唑膦处理的番茄植株高度和地上部鲜质量增加最为明显，增长率分别为92.9%和190.1%，与浇灌不同次数臭氧水处理均存在显著性差异。浇灌5次臭氧水处理的番茄植株高度和地上部鲜质量增长率分别为60.2%和108.2%，显著高于浇灌1次和3次的处理（表1）。

2.1.2 不同处理对室内盆栽番茄根结线虫病的防治效果

番茄定植35 d后，空白对照植株根结线虫发生严重，根结指数高达86.0。各处理对根结线虫的相对防效均存在显著性差异；定植前臭氧水浇灌处理1次，根结指数与空白对照的差异不显著，对根结线虫防效甚微；臭氧水浇灌处理3次，根结指数较空白对照的显著降低，对根结线虫有一定的防治效果，相对防效为30.2%。臭氧水浇灌处理5次，与空白对照、臭氧水浇灌处理1次和3次相比，根结指数均显著降低，对根结线虫的相对防效为65.1%；噻唑膦处理的植株根结指数最小，对根结线虫防效最高，相对防效达82.6%（表2）。

表1 不同处理对室内盆栽番茄长势的影响

2.2 温室分区处理试验

不同处理对温室番茄根结线虫病的防治效果见表3。番茄定植35 d后，空白对照植株根结线虫发生最严重，根结指数达61.0。定植前臭氧水浇灌和熏蒸剂熏蒸处理的根结指数分别为17.0和12.0，两者之间差异不显著，但均显著低于空白对照。臭氧水和熏蒸剂处理对根结线虫的相对防效分别为72.1%和80.3%，前者为后者的90%。

3 结论与讨论

本研究采用盆栽定量接种法和温室分区处理试验测定了番茄定植前浇灌臭氧水对南方根结线虫的防治效果。室内盆栽试验结果表明：番茄定植前浇灌O3浓度为0.5 mg/kg的臭氧水5次，虽未达到噻唑膦（0.07 g/盆）的防治效果，但也获得相对防效为65.1%的较好效果。温室分区处理试验结果表明：番茄定植前浇灌O3浓度为1.0 mg/kg的臭氧水4次，对根结线虫的相对防效为72.1%，达到熏蒸剂“灭线至尊”相对防效的90%。

O3是一种具有极强灭生性的氧化剂。由于溴甲烷的逐渐淘汰，国内外均已开始将O3作为其替代品进行土壤熏蒸的研究。除了对线虫直接的杀灭作用外，O3还可能具有诱导植物对线虫的抗性作用。Veronico 等[15]利用臭氧水浇灌的方式测定了O3对南方根结线虫侵染番茄的影响，结果显示：臭氧可调控植物基本防御系统，显著降低线虫侵染率。O3对根结线虫的防治效果，主要取决于其浓度高低和保持时间。郭培强等[16]研究发现，在培养皿清水中，当O3浓度低于0.2 mg/kg时臭氧水对南方根结线虫卵的孵化有促进作用，当浓度≥0.5 mg/kg时才有抑制作用；随着浓度的增大，对根结线虫2龄幼虫的致死效果呈上升趋势。Qiu等[17]用不同剂量的气态O3处理爪哇根结线虫病土，发现1%（w/w）O3在通气施用剂量相当于50 kg/hm2和250 kg/hm2时，爪哇根结线虫分别减少24%和68%。张瑞华等[18]在生姜、西瓜和番茄生长期用不同浓度臭氧水分别浇灌20次、5次和11次，发现随着臭氧水浓度（1.0、1.5、2.0 mg/kg）的增大，3种作物上的根结数量均呈减少趋势。本研究发现，与较低O3浓度（0.5 mg/kg）臭氧水浇灌处理5次相比，较高O3浓度（1.0 mg/kg）臭氧水浇灌处理4次对根结线虫的防效较好。因此，提升臭氧水中O3的浓度及其稳定性有望获得更好的防治效果，或者达到保持防治效果而减少浇灌处理次数的目的。众所周知，O3在水中的溶解度低，且极不稳定。如何提升O3在水中的溶解度和稳定性是有效防控根结线虫的关键。研究发现，O3与植物油中的不饱和脂肪酸发生氧化反应后可以产生过氧化氢、醛类等，对微生物、动物等有较强杀灭作用，如臭氧化葵花油（oleozon）对根结线虫2龄幼虫具有较强的杀灭作用，0.5 g/L的处理剂量对2龄幼虫的杀灭效果优于饱和臭氧水；盆栽试验结果则显示，含量为5 g/L和10 g/L的臭氧化葵花油制剂对甜瓜根结线虫病的防治效果分别为79.2%和88.7%[19]。

表2 不同处理对室内盆栽番茄根结线虫病的防治效果

表3 不同处理对温室番茄根结线虫病的防治效果

综上可知，O3对作物根结线虫具有防控作用，理想的防治效果取决于土壤中O3足够高的浓度及其足够长的持续时间。获得较高浓度臭氧水的途径可能涉及高浓度臭氧发生器、高效臭氧水混合器、助溶辅剂和臭氧缓释剂等的研发。针对不同作物上的根结线虫病，臭氧水的施用时期（定植前或生长期）、次数和时间间隔尚需深入研究，高浓度O3对土壤生态，特别是微生物和原生动物区系的影响亦需高度关注和系统探讨。